В июле 2015 года компания Airbus Defence and Space была выбрана в качестве генерального подрядчика по проектированию и строительству зонда, сборка которого будет осуществляться в Тулузе , Франция . [14]
К 2023 году миссия обойдется ЕКА в 1,5 млрд евро (1,6 млрд долларов США). [15]
Космический корабль
Основные движущие силы конструкции космического корабля связаны с большим расстоянием до Солнца, использованием солнечной энергии и суровой радиационной обстановкой Юпитера. Выводы на орбиты Юпитера и Ганимеда и большое количество маневров пролета (более 25 гравитационных маневров и два пролета Европы) требуют, чтобы космический корабль нёс около 3000 кг (6600 фунтов) химического топлива. [16] Общая дельта-V способность космического корабля составляет около 2700 м/с (6000 миль/ч). [17]
Juice имеет фиксированную антенну диаметром 2,5 метра с высоким коэффициентом усиления и управляемую антенну со средним коэффициентом усиления, будут использоваться как X- , так и K-диапазоны . Скорость передачи данных вниз 2 Гбит/день возможна с наземными антеннами Deep Space. Емкость хранения данных на борту составляет 1,25 Тб. [1]
Главный двигатель Juice — гиперголический двухкомпонентный ( монометилгидразин и смешанные оксиды азота ) двигатель тягой 425 Н. Многослойная изоляция весом 100 кг обеспечивает терморегуляцию. Космический корабль стабилизирован по 3 осям с помощью импульсных колес. Для защиты бортовой электроники от воздействия юпитерианской среды используется радиационная защита [1] (требуемая устойчивость к радиации составляет 50 килорад на уровне оборудования [17] ).
Научная полезная нагрузка Juice имеет массу 280 кг и включает в себя систему камер JANUS, видимый и инфракрасный спектрометр MAJIS, ультрафиолетовый спектрограф UVS, радиолокационный зонд RIME, лазерный высотомер GALA, субмиллиметровый волновой инструмент SWI, магнитометр J-MAG, пакет частиц и плазмы PEP, исследование радио- и плазменных волн RPWI, радионаучный пакет 3GM, радионаучный инструмент PRIDE и радиационный монитор RADEM. 10,6-метровая развертываемая стрела будет удерживать J-MAG и RPWI, 16-метровая развертываемая антенна будет использоваться для RIME. Четыре 3-метровые стрелы несут части инструмента RPWI. Другие инструменты установлены на корпусе космического корабля или для 3GM внутри шины космического корабля . [1]
Первоначально запуск был запланирован на 13 апреля 2023 года, но из-за плохой погоды запуск был отложен. [20] На следующий день вторая попытка запуска оказалась успешной, старт состоялся в 12:14:36 UTC. После того, как космический корабль отделился от ракеты, он установил успешную радиосвязь с землей в 13:04 UTC. Солнечные батареи Juice были развернуты примерно через полчаса, что побудило ЕКА признать запуск успешным. [18]
Траектория
После запуска будет запланировано несколько гравитационных маневров , чтобы вывести Juice на траекторию к Юпитеру: [8]
Пролет системы Земля–Луна в августе 2024 года
Пролет Венеры в августе 2025 года
Второй пролет Земли в сентябре 2026 г.
Третий и последний пролет Земли в январе 2029 года.
Juice дважды пройдет через пояс астероидов . Пролет мимо астероида 223 Rosa предполагалось провести в октябре 2029 года, но от него отказались, чтобы сэкономить топливо для основной миссии к Юпитеру. [21] [22] [23]
Вывод на орбиту Юпитера и уменьшение апоцентра с помощью множественных гравитационных маневров Ганимеда
Снижение скорости с помощью Ганимеда-Каллисто
Увеличьте наклон с помощью 10–12 гравитационных упражнений Callisto
Траектории сока
Солнце · Земля · Сок · Венера ·223 Роза · Юпитер · Ганимед · Каллисто · Европа
Краткое изложение предполагаемых этапов миссии Юпитера
Основные характеристики контрольного тура по Юпитеру суммированы ниже (источник: Таблица 5-2 ESA/SRE(2014)1 [17] ). Этот сценарий предполагал запуск в начале июня 2022 года, однако требования delta-V являются репрезентативными из-за довольно коротких, повторяющихся орбитальных конфигураций Европы, Ганимеда и Каллисто.
Когда он прибудет в систему Юпитера в июле 2031 года, [8] Juice сначала выполнит гравитационный маневр Ганимеда на расстоянии 400 км (250 миль), чтобы снизить скорость космического корабля на ~300 м/с (670 миль/ч), а затем включит двигатель для выхода на орбиту Юпитера на скорости ~900 м/с (2000 миль/ч) примерно через 7,5 часов. Наконец, включение маневра повышения периджовия (PRM) в апоцентре поднимет перицентр первоначальной вытянутой орбиты Juice с радиусом 13x243 Юпитера, чтобы соответствовать перицентру Ганимеда (15 Rj).
186 дней
952 м/с (2130 миль/ч).
2-й пролет Ганимеда для первой встречи с Каллисто : 2-й, 3-й и 4-й пролеты Ганимеда для уменьшения орбитального периода и наклонения орбиты Джуса, за которыми следует 1-й пролет Каллисто.
193 дня
27 м/с (60 миль/ч).
Фаза Европы : начиная с июля 2032 года [8] будет два пролета <400 км (250 миль) мимо Европы, за которыми последует еще один пролет Каллисто. Кратковременные встречи с Европой (во время которых зонд, как ожидается, выдержит треть своего жизненного радиационного воздействия [25] ) планируются таким образом, чтобы воздействие радиации было как можно ниже, во-первых, за счет встречи с Европой в перийовии (т. е. перийовий космического аппарата равен орбитальному радиусу Европы), а во-вторых, за счет только одного прохождения в низком перийовии за пролет Европы.
35 дней
30 м/с (67 миль/ч).
Наклонная фаза : ~6 дальнейших пролетов Каллисто и Ганимеда для временного увеличения наклона орбиты до 22 градусов. Это позволит исследовать полярные регионы Юпитера и магнитосферу Юпитера [8] при максимальном наклоне в течение четырехмесячного периода.
208 дней
13 м/с (29 миль/ч).
Переход на Ганимед : Будет выполнена серия гравитационных маневров Каллисто и Ганимеда, чтобы постепенно снизить скорость Джуса на 1600 м/с (3600 миль/ч). Наконец, серия дальних пролетов на расстоянии ~45 000 км (28 000 миль) мимо дальней стороны Ганимеда (вблизи точки Лагранжа Юпитер-Ганимед-L2 ) еще больше сократит требуемую дельта-V орбитального вывода на 500 м/с (1100 миль/ч).
353 дня
60 м/с (130 миль/ч).
Орбитальная фаза Ганимеда : в декабре 2034 года [8] Juice выйдет на начальную 12-часовую полярную орбиту вокруг Ганимеда после выполнения торможения delta-V со скоростью 185 м/с (410 миль/ч). Гравитационные возмущения Юпитера постепенно снизят минимальную орбитальную высоту до 500 км (310 миль) примерно через 100 дней. Затем космический корабль выполнит два основных запуска двигателей, чтобы выйти на почти круговую полярную орбиту 500 км (310 миль) для последующих шести месяцев наблюдений (например, состава и магнитосферы Ганимеда ). В конце 2035 года [8] возмущения Юпитера приведут к тому, что Juice врежется в Ганимед в течение нескольких недель, поскольку у космического корабля закончится топливо.
284 дня
614 м/с (1370 миль/ч).
Полный тур (выход на орбиту Юпитера до завершения миссии)
Для Европы основное внимание уделяется химии, необходимой для жизни, включая органические молекулы , а также пониманию формирования поверхностных особенностей и состава материала, отличного от льда. Кроме того, Juice обеспечит первое подповерхностное зондирование луны, включая первое определение минимальной толщины ледяной корки над последними вулканически активными регионами.
Более отдаленные пространственно-разрешенные наблюдения будут также проводиться для нескольких небольших нерегулярных спутников и вулканически активного спутника Ио .
Научные инструменты
21 февраля 2013 года после конкурса ЕКА выбрало 11 научных приборов, которые были разработаны научными и инженерными группами со всей Европы при участии США. [27] [28] [29] [30] Япония также предоставила несколько компонентов для приборов SWI, RPWI, GALA, PEP, JANUS и J-MAG и будет способствовать их тестированию. [31] [32] [33]
Джовис, Amorum ac Natorum Undique Scrutator (JANUS)
Название на латыни означает «комплексное наблюдение за Юпитером, его любовными связями и потомками». [34] Это система камер для съемки Ганимеда и интересных частей поверхности Каллисто с разрешением лучше 400 м/пиксель (разрешение ограничено объемом данных миссии). Выбранные цели будут исследованы с высоким разрешением с пространственным разрешением от 25 м/пиксель до 2,4 м/пиксель с полем зрения 1,3°. Система камер имеет 13 панхроматических, широкополосных и узкополосных фильтров в диапазоне от 0,36 мкм до 1,1 мкм и обеспечивает возможности стереосъемки. JANUS также позволит связать спектральные, лазерные и радиолокационные измерения с геоморфологией и, таким образом, предоставит общий геологический контекст.
Спектрометр для получения изображений Луны и Юпитера (MAJIS [35] )
Видимый и инфракрасный спектрограф, работающий в диапазоне от 0,5 мкм до 5,56 мкм со спектральным разрешением 3–7 нм, который будет наблюдать особенности тропосферных облаков и второстепенные виды газа на Юпитере, а также исследовать состав льдов и минералов на поверхности ледяных лун. Пространственное разрешение составит до 75 м (246 футов) на Ганимеде и около 100 км (62 мили) на Юпитере.
УФ-спектрограф (UVS)
Спектрограф , работающий в диапазоне длин волн 55–210 нм со спектральным разрешением <0,6 нм, который будет характеризовать экзосферы и полярные сияния ледяных лун, включая поиски шлейфов на Европе, а также изучать верхнюю атмосферу Юпитера и полярные сияния. Разрешение до 500 м (1600 футов) при наблюдении за Ганимедом и до 250 км (160 миль) при наблюдении за Юпитером.
Прибор субмиллиметрового диапазона волн (SWI)
Спектрометр , использующий антенну диаметром 30 см (12 дюймов) и работающий в диапазонах частот 1080–1275 ГГц и 530–601 ГГц со спектральной разрешающей способностью ~10 7 , который будет изучать стратосферу и тропосферу Юпитера, а также экзосферы и поверхности ледяных лун.
Лазерный высотомер Ганимеда (GALA)
Лазерный высотомер с размером пятна 20 м (66 футов) и вертикальным разрешением 10 см (3,9 дюйма) на расстоянии 200 км (120 миль), предназначенный для изучения топографии ледяных лун и приливных деформаций Ганимеда.
Радар для исследования ледяных лун (RIME)
Радар , проникающий сквозь лед , работающий на частоте 9 МГц (полоса пропускания 1 и 3 МГц), излучаемый антенной диаметром 16 м (52 фута); будет использоваться для изучения подповерхностной структуры лун Юпитера на глубине до 9 км (5,6 мили) с вертикальным разрешением до 30 м (98 футов) во льду.
Во время ввода космического корабля в эксплуатацию после запуска антенна RIME не смогла должным образом развернуться из своего монтажного кронштейна. [36] После нескольких недель попыток освободить прибор, он был успешно развернут 12 мая того же года. [37]
Сок-магнитометр (J-MAG)
Juice будет изучать подповерхностные океаны ледяных лун и взаимодействие магнитного поля Юпитера с магнитным полем Ганимеда с помощью чувствительного магнитометра .
Пакет для защиты окружающей среды частиц (PEP)
Комплект из шести датчиков для изучения магнитосферы Юпитера и ее взаимодействия с лунами Юпитера. PEP будет измерять положительные и отрицательные ионы, электроны, экзосферный нейтральный газ, термическую плазму и энергичные нейтральные атомы, присутствующие во всех доменах системы Юпитера от 1 мэВ до 1 МэВ энергии.
Исследование радиоволн и плазменных волн (RPWI)
RPWI будет характеризовать плазменную среду и радиоизлучение вокруг космического корабля, он состоит из четырех экспериментов: GANDALF, MIME, FRODO и JENRAGE. RPWI будет использовать четыре зонда Ленгмюра , каждый из которых установлен на конце своей собственной специальной стрелы и чувствителен до 1,6 МГц, для характеризации плазмы, и приемники в диапазоне частот от 80 кГц до 45 МГц для измерения радиоизлучения. [38] Этот научный инструмент несколько примечателен тем, что в качестве части его логотипа используется Sonic the Hedgehog . [39] [40]
Гравитация и геофизика Юпитера и Галилеевых спутников (3GM)
3GM — это радионаучный пакет, включающий транспондер Ka и сверхстабильный генератор . [41] 3GM будет использоваться для изучения гравитационного поля — до 10 градуса — на Ганимеде и протяженности внутренних океанов на ледяных лунах, а также для исследования структуры нейтральных атмосфер и ионосфер Юпитера (0,1–800 м бар ) и его лун. 3GM несет построенные в Израиле атомные часы , «которые будут измерять крошечные колебания в радиолуче». [42] [43]
Планетарный радиоинтерферометр и эксперимент Доплера (PRIDE)
В ходе эксперимента будут генерироваться особые сигналы, передаваемые антенной Juice и принимаемые интерферометром со сверхдлинной базой, для проведения точных измерений гравитационных полей Юпитера и его ледяных лун.
^ "Европейское космическое агентство: старт миссии к ледяным лунам Юпитера". BBC News . 14 апреля 2023 г. Архивировано из оригинала 14 апреля 2023 г. Получено 14 апреля 2023 г.
^ "Juice, исследуя ледяные луны Юпитера". Планетарное общество . Получено 30 апреля 2023 г.
^ Кларк, Стюарт (5 марта 2023 г.). «Это как искать иголки в стоге сена»: миссия по выяснению того, поддерживают ли спутники Юпитера жизнь». The Guardian . Архивировано из оригинала 7 марта 2023 г. Получено 7 марта 2023 г.
^ "ESA—Выбор миссии L1" (PDF) . ESA . 17 апреля 2012 г. Архивировано (PDF) из оригинала 16 октября 2015 г. Получено 19 апреля 2012 г.
^ "ESA's Juice отправляется на поиски тайн ледяных лун Юпитера". ESA . Архивировано из оригинала 14 апреля 2023 года . Получено 16 апреля 2023 года .
^ "JUICE. Поиск жизни на ледяных лунах Юпитера". www.airbus.com . 27 октября 2021 г. Архивировано из оригинала 13 апреля 2023 г. Получено 16 апреля 2023 г.
^ abcdefgh «Путешествие Джуса и тур по системе Юпитера». ESA . 29 марта 2022 г. Архивировано из оригинала 24 сентября 2022 г. Получено 3 апреля 2022 г.
^ "JUICE (JUpiter ICy moons Explorer): европейская миссия в систему Юпитера" (PDF) . Copernicus.org . Архивировано (PDF) из оригинала 21 ноября 2011 г. . Получено 8 августа 2011 г. .
↑ Амос, Джонатан (2 мая 2012 г.). «ESA выбирает зонд Juice стоимостью 1 млрд евро для полета на Юпитер». BBC News . Архивировано из оригинала 11 мая 2020 г. Получено 20 июня 2018 г.
^ Lakdawalla, Emily (18 апреля 2012 г.). "JUICE: следующая миссия Европы на Юпитер?". Планетарное общество . Архивировано из оригинала 1 мая 2012 г. Получено 2 мая 2012 г.
^ Амос, Джонатан (19 апреля 2012 г.). «Разочарованные астрономы продолжают сражаться». BBC News . Архивировано из оригинала 18 июня 2019 г. Получено 20 июня 2018 г.
^ "Подготовка к созданию миссии ЕКА на Юпитер". Наука и технологии ЕКА . Европейское космическое агентство . 17 июля 2015 г. Архивировано из оригинала 2 октября 2015 г. Получено 28 октября 2015 г.
↑ Рэйнбоу, Джейсон (20 января 2023 г.). «Европейский космический аппарат JUICE, направляющийся к Юпитеру, готов к запуску в апреле».
^ "JUICE—Spacecraft". ESA Science & Technology . Европейское космическое агентство . 16 марта 2012 г. Архивировано из оригинала 10 мая 2013 г. Получено 20 апреля 2012 г.
^ abcd "ESA/SRE(2014)1 JUICE definition study report (Red Book)". ESA . Получено 1 мая 2024 г. .
^ abc "ЕКА Juice отправляется на поиски тайн ледяных лун Юпитера". ЕКА . 14 апреля 2023 г. Архивировано из оригинала 14 апреля 2023 г. Получено 14 апреля 2023 г.
^ Foust, Jeff (14 апреля 2023 г.). «Ariane 5 запускает миссию ESA JUICE к Юпитеру». SpaceNews . Получено 18 апреля 2023 г. .
^ @Arianespace (13 апреля 2023 г.). «Сегодняшний рейс #VA260 был отложен из-за погодных условий (риск молнии) в запланированное время старта с европейского космодрома во Французской Гвиане. Ракета-носитель Ariane 5 и ее пассажирский JUICE находятся в стабильном и безопасном состоянии» ( Твит ) . Получено 16 апреля 2023 г. – через Twitter .
^ Авделлиду, К.; Пайола, М.; Луккетти, А.; Агостини, Л.; Дельбо, М.; Маццотта Эпифани, Э.; Бурдель Де Микас, Дж.; Девогель, М.; Форназье, С.; Ван Белль, Г.; Брюо, Н.; Дотто, Э.; Иева, С.; Кремонезе, Г.; Палумбо, П. (2021). «Характеристика астероида главного пояса (223) Роза» (PDF) . Астрономия и астрофизика . 656 : Л18. Бибкод : 2021A&A...656L..18A. дои : 10.1051/0004-6361/202142600 . S2CID 244753425.
^ Уоррен, Хейген (20 марта 2023 г.). «По мере приближения запуска менеджер проекта JUICE обсуждает траектории и науку». NASASpaceFlight.com . Архивировано из оригинала 12 апреля 2023 г. . Получено 12 апреля 2023 г. .
^ Европейское космическое агентство [@ESA_JUICE] (14 декабря 2023 г.). «🧃 Время для очередного визита в бар #ESAJuice 😉 На 8% пути к Юпитеру у нас есть новости о нашем путешествии. Мы подумывали немного отклониться от курса Juice, чтобы посетить астероид по пути к #Юпитеру. Чтобы максимально сэкономить топливо для нашей основной миссии (облет газового гиганта и его ледяных лун), мы решили отказаться от этого пролета мимо астероида» ( Твит ) – через Twitter .
^ "JUICE (JUpiter ICy moons Explorer)" (PDF) . Ассоциация космических исследований университетов . Европейское космическое агентство. Март 2012 г. Архивировано (PDF) из оригинала 9 января 2014 г. . Получено 18 июля 2013 г. .
^ «Радиационные пояса Юпитера — и как в них выжить». www.esa.int .
^ ab "JUICE—Science objectives". ESA Science & Technology . Европейское космическое агентство . 16 марта 2012 г. Архивировано из оригинала 8 июня 2013 г. Получено 20 апреля 2012 г.
^ "ESA выбирает инструменты для своего Jupiter Icy Moon Explorer". ESA Science & Technology . ESA . 21 февраля 2013 г. Архивировано из оригинала 1 ноября 2013 г. Получено 17 июня 2013 г.
^ "JUICE science payload". ESA Science & Technology . Европейское космическое агентство . 7 марта 2013 г. Архивировано из оригинала 22 апреля 2014 г. Получено 24 марта 2014 г.
^ "JUICE-JAPAN". JAXA . Архивировано из оригинала 14 июля 2020 . Получено 14 июля 2020 .
^ Сайто, Y.; Сасаки, S.; Кимура, J.; Тохара, K.; Фудзимото, M.; Секинэ, Y. (1 декабря 2015 г.). «Текущий статус участия Японии в исследовании ледяных лун Юпитера «JUICE»». Тезисы осеннего заседания AGU . 2015 : P11B–2074. Bibcode : 2015AGUFM.P11B2074S. Архивировано из оригинала 14 апреля 2023 г. Получено 10 ноября 2019 г.
^ «木星氷衛星探査衛星 JUICE – 日本が JUICE で目指すサイエンス» [Спутник для исследования ледяной Луны Юпитера JUICE – Наука, к которой Япония стремится с помощью JUICE] (PDF) . ДЖАКСА . Архивировано из оригинала (PDF) 12 ноября 2019 года . Проверено 14 апреля 2023 г.
^ Кёлер, Ульрих (декабрь 2021 г.). «Of Distant Moons and Oceans» (PDF) . Немецкий аэрокосмический центр . стр. 34–37. Архивировано (PDF) из оригинала 26 мая 2022 г. . Получено 13 августа 2022 г. .
^ Пуле и др. Спектрометр для получения изображений лун и Юпитера (MAJIS) на Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) https://link.springer.com/article/10.1007/s11214-024-01057-2
^ "Работы продолжаются по развертыванию антенны Juice RIME". www.esa.int . Получено 5 мая 2023 г. .
^ "Антенна RIME Джуса вырывается на свободу". www.esa.int . Получено 12 мая 2023 г. .
^ "Payload – JUICE". Cosmos . ESA . Получено 10 июня 2024 .
^木星氷衛星探査機に搭載の電波観測装置が「ソニック・ザ・ヘッジホッグ」と共に木星へ[Оборудование радионаблюдения, установленное на ледяном спутниковом зонде Юпитера, отправляется к Юпитеру с «Ежиком Соником»]. Университет Тохоку . Архивировано из оригинала 21 января 2023 года . Проверено 21 января 2023 г.
^ Планкетт, Люк (3 октября 2019 г.). «Actual Space Mission Picks Sonic The Hedgehog As An Official Mascot». Kotaku . Архивировано из оригинала 3 октября 2019 г. Получено 21 января 2023 г.
^ Шапира, Авив; Стерн, Авиноам; Празот, Шеми; Манн, Рони; Бараш, Ефим; Детома, Эдоардо; Леви, Бенни (2016). «Сверхстабильный осциллятор для эксперимента 3GM миссии JUICE». Европейский форум по частоте и времени (EFTF) 2016 г. стр. 1–5. doi :10.1109/EFTF.2016.7477766. ISBN978-1-5090-0720-2. S2CID 2489857.
^ "Израильский инструмент, направляющийся к Юпитеру". Weizmann Wonder Wander . Институт науки Вейцмана. 7 января 2016 г.
^ "ESA запустит JUICE к Юпитеру с израильскими технологиями и научными исследованиями". Израильское космическое агентство.
Внешние ссылки
На Викискладе есть медиафайлы по теме JUICE (космический корабль).
Страница Juice ЕКА
Будущее планетарного исследования Juice – Пересмотренное предложение по орбитальному аппарату Юпитер Ганимед
Исследователь ледяных лун Юпитера (2011) (презентации ОГПО в октябре 2011 г.)
Juice (Исследователь лун Юпитера ICy) (презентации OPAG в марте 2012 г.)